Die schnelle Antwort:
Jedes Signal, das einen Split in der Strom- oder Masseebene passiert, ist schlecht. Je höher die Umschaltrate (und je schneller die Signalflanken sind), desto schlechter sind die Effekte.
Die lange Antwort:
Wenn Sie sagen: "Ich werde einen festen Stromrückleitungspfad auf der Grundebene (Brücke zwischen digital und analog) bereitstellen, damit Rückströme kein Problem darstellen", verstehen Sie die Probleme entweder nicht oder ich habe sie nicht verstanden deine Meinung. Der Grund, warum ich das sage, ist, dass Sie keinen "festen Stromrückweg" haben und trotzdem eine geteilte Ebene haben können. Da muss eine gewisse Unbeständigkeit drin sein.
Die Rückströme fließen auf der Strom- ODER Masseebene, die dem Signal am nächsten liegt . Wenn sich Ihr Signal in Ihrem Fall auf der obersten Schicht befindet, befinden sich die Rückströme auf Ihrer Erdungsschicht. Befindet sich Ihr Signal jedoch auf der untersten Ebene, befinden sich die Rückströme auf der Stromversorgungsschicht. Bei den meisten Signalen mittlerer bis hoher Geschwindigkeit folgt der Rückstrom der Signalspur und nimmt nicht den kürzesten Weg. Anders ausgedrückt, versuchen die Rückströme, die "Schleifenfläche" zu minimieren.
Wenn Ihr Signal von unten nach oben (oder umgekehrt) wechselt, wechseln auch die Rückströme und fließen durch eine Entkopplungskappe. Aus diesem Grund ist es wichtig, Entkopplungskappen über die gesamte Leiterplatte zu streuen, auch wenn sie zu weit von einem Chip entfernt sind, um die Leistung zu verbessern.
Die Minimierung der Schleifenfläche ist entscheidend für die Signalintegrität, die Minimierung von EMI und die Reduzierung der Auswirkungen von ESD.
Wenn Ihr Signal einen Split in der Power / Ground-Ebene durchschneidet, müssen die Rückströme einen Umweg machen. In einigen Fällen kann dieser Umweg die Schleifenfläche um das 2fache oder sogar das 10fache vergrößern! Die einfachste und beste Möglichkeit, dies zu vermeiden, besteht darin, kein Signal über einen Split zu führen.
Einige Karten verfügen über gemischte analoge und digitale Ebenen oder auf einigen Systemen über mehrere Stromschienen. Hier ist eine Liste von Dingen, die unter diesen Umständen hilfreich sein können:
Bei Dingen wie Uhren oder aktiven Datenleitungen möchten Sie wirklich keinen Split überqueren. Einige kreative PCB-Routing ist die beste Lösung, obwohl Sie manchmal nur eine kombinierte Analog / Digital-Ebene haben müssen, anstatt sie zu teilen.
Bei Signalen mit niedriger Geschwindigkeit oder bei Signalen, die zum größten Teil aus Gleichstrom bestehen, können Sie eine Teilung überqueren, aber vorsichtig und selektiv vorgehen. Wenn Sie können, verlangsamen Sie die Flankenrate mit einem Widerstand und möglicherweise einer Kappe. Normalerweise würde der Widerstand die Aufteilung physikalisch überbrücken.
Dinge wie 0-Ohm-Widerstände oder Kappen können verwendet werden, um einen Signalrückleitungsweg zwischen zwei Ebenen bereitzustellen. Wenn beispielsweise ein Signal den Split überspringt, kann das Hinzufügen einer Kappe zwischen den beiden Ebenen in der Nähe des Signals hilfreich sein. Aber Vorsicht, wenn dies nicht gut gemacht wird, kann dies die positiven Auswirkungen einer Aufspaltung zunichte machen (dh das digitale Rauschen wird nicht auf die analoge Ebene übertragen). Das Schöne an der Verwendung von Kappen oder 0-Ohm-Widerständen ist, dass Sie nach der Herstellung der Leiterplatte mit dem Design herumspielen können. Sie können jederzeit Teile stopfen oder entfernen, um zu sehen, was passiert.
Während viele Leiterplattenentwürfe Kompromisse beinhalten, sollten Sie keine Kompromisse eingehen, es sei denn, Sie müssen dies unbedingt tun. Auf diese Weise haben Sie weniger Kopfschmerzen und verlieren weniger Haare.
Ich möchte auch darauf hinweisen, dass ich das Thema der Impedanzänderungen aufgrund der Aufteilung vollständig beschönigt habe und was dies bedeuten würde. Es ist zwar wichtig, aber nicht so wichtig wie das Minimieren der Loop-Fläche und des Materials. Das Verstehen des Schleifenbereichs ist viel einfacher als das Verstehen, wie sich die Impedanzänderungen auf die Signalintegrität auswirken.